激光雷達成像可以提供清晰圖像符喝,之前的激光雷達技術(shù)在夜間于13600英尺的高度(4145米高度)招狸,18秒內(nèi)就獲得了停放航天飛機的肯尼迪航天中心內(nèi)200米*200米的清晰圖像。
機載激光掃描在過去幾年中已經(jīng)生成了清晰的地圖啼辣,比如利用它透過叢林遮蔽掃描出吳哥窟城市遺跡的街道網(wǎng)格啊研,而對面積370公里的區(qū)域繪制分辨率為1米的圖像需要直升機飛行20小時完成。
位于馬薩諸塞州貝德福德的漢斯科姆空軍基地中鸥拧,一架龐巴迪的渦槳飛機運用了該項技術(shù)党远,機身擁有一個新興的激光雷達(光探測和測距)3-D成像系統(tǒng),吳哥窟的掃描工作只需要半個小時左右即能完成朝正。該系統(tǒng)由聯(lián)邦政府資助的林肯實驗室開發(fā)蒸败,該實驗室由麻省理工學院運營。
激光雷達系統(tǒng)發(fā)射激光并檢測反射的光子农想,通過回程的時間差探測距離雅沽,實現(xiàn)3D成像。新的成像系統(tǒng)核心是一個微型集成電路片例氓,包含超過16384個像素組蚜症,每個像素組處理一個光子融卿。每個像素組與光學鏡片一一對應,能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域成像慎接。費爾德表示這些單光子探測器組成的陣列能夠非常迅速地映射寬領(lǐng)域油蒙。
目前的機載激光雷達中,各個探測器不是很敏感药妄,只能靠機械移動來監(jiān)測激光的反射來獲得更寬的視野保地。目前該系統(tǒng)生成的圖像尚未公開,采用上一代該技術(shù)的系統(tǒng)于四年前制成刀昼,其像素組僅為目前的四分之一嗓奢。該系統(tǒng)于2010年1月調(diào)往海地地震災區(qū)執(zhí)行人道救援任務。該系統(tǒng)能在10000英尺以上的空中對600平方米的區(qū)域快速成像胰挑,并能分辨尺寸約30厘米散落在城市街道的瓦礫蔓罚。激光雷達已經(jīng)在吳哥窟使用的系統(tǒng)上,工作速度約提升四倍并可以捕獲更多的細節(jié)瞻颂。據(jù)估計,在漢斯科姆空軍基地的最新系統(tǒng)處理速度應該在十倍以上郑象,并能生成更大的地圖贡这。
這個技術(shù)采用銦鎵砷半導體,其工作在紅外光譜中在一個相對長的波長厂榛,并能夠采用更大的功率盖矫,因此延長增大激光掃描的范圍。在過去十年中击奶,像素陣列是依據(jù)單個光子的檢測而建立的辈双。在大多數(shù)情況下,成像系統(tǒng)僅限于政府和軍隊的任務中使用柜砾,如快速繪制阿富汗的崎嶇地形來尋找直升機機組著陸的區(qū)域(要求分辨率達到1米)湃望。
該技術(shù)目前已授權(quán)兩家公司,分別是普林斯頓光波公司芬莫、波音公司旗下的Spectrolab公司笼万。去年普林斯頓光波公司在海地成功實現(xiàn)了技術(shù)的商業(yè)化,產(chǎn)品如鞋盒大小众被,主要針對國防承包商市場简些,其初始價格約為15萬美元。
隨著芯片制造工藝的提高和價格的降低唤抚,該技術(shù)能夠運用在更多的領(lǐng)域篱撩,包括冰川學、農(nóng)業(yè)说庶、考古學等方面缓鞠,甚至能用于自動駕駛汽車。普林斯頓光波公司的CEO埃特澤表示,眼下汽車激光雷達的商業(yè)版本僅能探測幾米粥割,而成本卻高達3萬美元凌红,還需要一個笨重的機械設(shè)備。雖然目前汽車有許多不同類型的雷達突妇,銦鎵砷方法有一個長期的優(yōu)勢硬纤,它可以安全地被上升到非常高的功率電平。當前系統(tǒng)使用的硅赃磨,只能在可見光的頻率范圍內(nèi)運行筝家。因此,需要將電壓升到足夠高邻辉,能夠在霧天探測到200米外的動物溪王,這種光照對眼部是有影響的。對于眼睛的安全是汽車供應商長期關(guān)注的問題值骇,他們對于擁有更安全波長的單光子探測更感興趣莹菱。
無論該技術(shù)是否運用于汽車,省去一些可動部件吱瘩、開發(fā)更大的單光子探測器陣列最終將帶來3-D圖像的價格革命道伟。發(fā)射陣列的新進展可以更容易發(fā)射激光。去年《自然》雜志中報道了來自麻省理工學院的研究人員開發(fā)出64*64的硅陣列使碾,所發(fā)射的激光可以照射到任一用戶想要的位置蜜徽,并且可以通過芯片調(diào)節(jié)電壓。
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